浮游植物是海洋中主要的初级生产者，在维持海洋生态稳定和全球气候调节等方面起着重要的作用。浮游植物大量增殖形成的藻华对海洋环境中的生物多样性和海洋生态稳定性造成严重危害，甚至影响了人类生活环境。浮游植物的生长调控是海洋生态研究的一项紧迫任务。过去的浮游植物藻华研究大都集中在生态学和海洋学领域，分子机制研究尚在摸索阶段。本文首次将宏蛋白质组学方法应用于中国东海藻华爆发的研究，试图从规模化宏蛋白质组数据中分析总结藻华爆发的不同时期的宏蛋白质组特征，从而确定影响藻华爆发的关键微生物和蛋白质分子。　　本研究与厦门大学环境与生态学院海洋环境科学国家重点实验室王大志课题组密切合作，在中国东海海域采集了藻华爆发前期、中期、后期、末期的样本。每个样本均进行宏转录组和宏蛋白质组分析。一方面，样本经过RNA提取和转录组文库构建，然后利用二代测序技术获取RNAseq数据;组装后的转录组序列在MMETSP数据库中进行blast比对，并依据比对结果建立宏转录组数据库。另一方面，样本经蛋白质提取、胰蛋白酶酶解消化、肽段馏分等处理，然后利用LC MS/MS技术采集肽段的MS/MS数据。基于公共数据库中微生物基因组和本项目所产生的宏转录组建立蛋白质组搜索数据库，并组合X!Tandem和MaxQuant软件开展三步搜库，从MS/MS信号中鉴定所对应的肽段;同时以MaxQuant评估的质谱/色谱峰面积为基础计算所鉴定蛋白质的丰度。利用MEGAN从宏蛋白质组数据中判断样本中的微生物种类;利用KEGG和COG注释宏蛋白质组的功能。　　基于本实验产生的高精度MS/MS信号，从采集的藻华样本中共鉴定到23，087个蛋白质，包括原甲藻蛋白质7，073个，骨条藻蛋白质1，627个。将近60％的蛋白质通过COG数据库能够找到所对应的功能信息，而约70％的蛋白质可通过KEGG数据库定位于功能通路，大多涉及能量代谢、翻译调控、碳水化合物反应、及信号传导等。在各时期中鉴定到的特有蛋白质数目分别为631（前期）、1，726（中期）、1，093（后期）、1，338（末期）、3，353（演替期）。MEGAN分析表明，藻华样品中主要的生物类群为原甲藻和骨条藻;藻华开始前的样本中含有较高的骨条藻成分，藻华爆发后原甲藻比例由5％迅速增长至超过65％，取代骨条藻成为藻华的主体物种。贯穿整个藻华爆发时期，共有2，140个蛋白质在每个时期都能被鉴定，它们构成了动态比较宏蛋白质组丰度的基础。以藻华爆发前期的宏蛋白质组丰度为参考值，可评估藻华爆发中期、后期、末期的宏蛋白质组丰度的相对变化趋势。在中期，537个蛋白质的丰度呈明显变化（192个上调，344个下调）;在后期，924个蛋白质的丰度明显变化（540个上调，383个下调）;在末期则有412个蛋白质的丰度变化明显（153个上调，258个下调）。　　由宏蛋白质组数据推理，在演替期的样本中主要含有骨条藻，这个时期所独有的蛋白质（3，353个）的功能主要集中于核糖体蛋白、光合作用以及氧化磷酸化等，提示骨条藻具有较强的蛋白质合成能力。在整个藻华爆发的过程中，所有的藻华爆发依赖性的蛋白质功能（924个蛋白质）则聚焦于光能捕获、碳固定、有机物的转运和代谢等。提出假设，原甲藻细胞内存在刺激藻华爆发的分子响应通路:原甲藻能够通过两种方式保证快速的细胞增殖，一方面在弱光条件下有效地吸收光能，强化光合作用为细胞生长提供能量，另一方面在寡营养条件下改变营养盐利用方式和增强摄取环境有机物的能力，充分获取营养元素，以保证细胞代谢所需要的营养成分和能量。　　本研究第一次比较分析了不同藻华爆发时期的宏蛋白质组数据，初步发掘了藻华爆发过程中微生物成分的动态变化规律，总结了这一过程中蛋白质功能的响应。本研究成果对于深入开展中国东海原甲藻藻华发生的分子机制研究是亟具建设性的。